Positive und negative Ladungen ziehen sich doch an...
Durch welche Kräfte bleiben die Elektronen in der Außenschale ?
Zentrifugalkraft ist es angeblich nicht... aber was dann ?
2006-12-05 07:37:24 · 8 antworten · gefragt von SewerRat 6 in Wissenschaft & Mathematik ➔ Chemie
Noch einmal :
Zentrifugalkraft ist es *nicht* !
Zentripetalkraft wäre ja noch schlimmer... da würden die Teilchen doch sogar noch viel eher in den Kern stürzen...
2006-12-05 08:04:13 · update #1
Zentrifugalkräfte dürften eine Rolle spielen, sind aber keinesfalls eine ausreichende Erklärung. Das Bohr'sche Atommodell, was im Wesentlichen hierauf beruht ist viel zu sehr vereinfacht!
Aber auch die Quantenmechanik liefert hier keine befriedigende Erklärung sondern allenfalls theoretische Ansätze.
Gute(!) Physiker geben zu, dass die Forschung hier noch weitgehend im Dunkeln tappt.
2006-12-05 09:16:22 · answer #1 · answered by Lørd 3 · 2⤊ 5⤋
Nach dem Rutherfordschen Atommodell ist es die Zentrifugalkraft. Allerdings musste dann Bohr einige Postulate mit Hilfe der Quantenmechanik machen, um den Widerspruch zu lösen, dass kreisförmig umlaufende Elektronen ja ständig beschleunigt sind und damit einen Wechselstrom und ein Wechselfeld erzeugen, also auch Energie abstrahlen müssten (und zwar kontinuierlich und nicht als diskretes Spektrum) und recht flink in den Kern stürzen sollten. Bohr postulierte deshalb intuitiv stabile, durch Quantenzahlen definierte Energiezustände, in denen genau das nicht passiert. Es ist also die Stabilität der stehenden geschlossenen Welle, oder als Teilchen betrachtet, die Eigenstabilität der Umlaufbahn, die der Coulomb-Kraft entgegenwirkt.
Bleib bei der Zentrifugalkraft. Alle anderen Erklärungen der modernen Quantenmechanik sind zu unanschaulich.
2006-12-05 19:29:34 · answer #2 · answered by ChacMool 6 · 2⤊ 2⤋
Man muß sich immer vor Augen halten, daß Modelle (und damit auch unsere Atommodelle) nun einmal MODELLE sind, also letztlich Krücken, die uns einiges verstehen lassen, anderes aber nicht.
Prinzipiell kannst Du nach Rutherford eine Analogie zum Planetensystem ansetzen. Hier gilt ja auch, daß die Sonne die Planeten anzieht, diese aber nicht in die Sonne stürzen. Eine stabile Kreisbahn ist stets das Gleichgewicht aus der Zentripetalkraft (also der Anziehung) und der Zentrifugalkraft (eine Scheinkraft, hervorgerufen durch eine Geschwindigkeitskomponente senkrecht zur Beschleunigung). Ein Planet wird immer auf die Sonne zu beschleunigt, fällt aber, da er senkrecht zu dieser Beschleunigung eine von Null verschiedene Geschwindigkeit hat, gewissermaßen um die Sonne herum.
Wenn Du ein einfaches Atommodell betrachtest (bspw. Rutherford), hast Du genau diesen Effekt. Die Elektronen erfahren eine Beschleunigung auf den Kern zu und haben einen gewissen Impuls senkrecht zur Beschleunigung. Das Ergebnis ist eine Kreisbahn
Spannend ist hierbei, daß die Elektronen nicht jede mögliche Kreisbahn einnehmen. Sie können nur ganz bestimmte Bahnen besitzen, zwischen denen eine Menge unerlaubter Bahnradien ist. Dies läßt sich nach Rutherford nicht mehr erklären und führt zum Bohrschen Atommodell.
Wenn Du diesen Effekt mit dem "Elektronen auf Kreisbahnen"-Ansatz erklären willst, mußt Du die Wellennatur der Elektronen berücksichtigen.
Stell Dir das Elektron als eine Sinusschwingung vor (eine sehr grobe Vereinfachung). Wenn Du nun diese Sinusschwingung auf einem Kreis in mehreren Wicklungen um ein Zentrum (den Kern) herumlegst, wird diese Schwingung sich mit sich selbst überlagern. Dabei kannst Du folgendes beobachten:
- meistens bekommst Du einen echten Wellensalat, da die Maxima der zweiten Wicklung etwas zu denen der ersten versetzt sind, die Maxima der dritten Wicklung ebenso ein Stück versetzt sind usw.. Würdest Du unendlich viele dieser Wicklungen legen und sie zusammenaddieren, würdest Du NULL auf der gesamten Kreisbahn erhalten - Das Elektron würde sich gewissermaßen selbst weginterferieren.
- Ist der Kreisumfang um eine halbe Wellenlänge größer als ein ganzzahliges Vielfaches der Sinuswellenlänge, dann würde ein Maximum der zweiten Wicklung mit einem Minimum der ersten Wicklung zusammenfallen - auch hier führt die Interferenz des Elektrons mit sich selbst zur Auslöschung.
- nur, wenn der Kreisumfang ein ganzzahliges Mehrfaches der Wellenlänge ist, liegt jede Wicklung paßgenau auf den anderen und Du erhältst eine konstruktive Interferenz, also eine "echte" Elektronenbahn.
Zugegeben, auch dies ist nur eine Krücke, um sich die Dinge vorzustellen. Ein besseres Bild würde das Orbitalmodell geben, bei dem Du - ausgehend von der Wellennatur der Elektronen - quantenmechanisch die Raumbereiche bestimmst, in denen man das Elektron zu jedem Zeitpunkt mit einer gegebenen Wahrscheinlichkeit antreffen könnte, aber dieses hier darzulegen, dürfte den Rahmen sprengen.
2006-12-05 21:25:09 · answer #3 · answered by egima 5 · 1⤊ 2⤋
Nach Bohr gibt es Bahnen auf denen sich elektronen Energieverlustfrei bewegen können.
Grund:
im klassisch Physikalischen Sinne hat ein Elektron dass sich auf einer "Umlaufbahn" um einen Atomkern befindet einen bestimmten Drehimpuls.
Da aber laut elektrodynamik (siehe Maxwell) das Elektron ein Lichtquant abgeben kann, müsste die Gesamtenergie des elektrons sinken. Zeitliche Änderung des Drehimpulses führt ja bekanntlich zu einem Drehmoment.
Das heißt dass das Elektron in den Kern stürzen würde.
Ein Ausweg war die Quntelung der Bahnen.
Es wird ein sogennanter Drehimpuls definiert der nur ein ganzzahliges vielfaches des Grunddrehimpulses sein kann. dieser ist definiert als (h: Plancksches Wirkungsquantum)
Das ganzzahlige vielfache wird als Hauptquantenzahl bezeichnet.
mvr = nh/2PI
Das bedeutet dass das Elektron nur auf Bahnen mit bestimmter Energie laufen kann.
"Springt" es auf eine Bahn mit niedrigerer Energie, so wird nach Planck die Energie in Form eines Lichtquantes mit bestimmter Wellenlänge abgegeben.
Somit ist das Problem des in den Kern Einstürzenden Elektrons durch die Quantelung gelöst.
2006-12-05 19:03:09 · answer #4 · answered by keule_xxx 6 · 1⤊ 2⤋
Weil Elektronen eben keine negativ geladenen "Körnchen" sind, die um einen grossen, positiven "Kern" fliegen, am besten noch im Kreis...:-)!
Elektronenwolken sind dreidimensional schwingende Systeme, deren mögliche Schwingungszustände dreidimensional stehende Wellen sind!
Sprich, im Atomkern ist für eine derartige Welle "kein Platz"!
Elektronen sind Wellen, die nur auf bestimmten Energieniveaus existieren können (Quantenzahlen....), und eben keine fliegenden Golfbälle!
Grüße, Andreas!
2006-12-05 08:42:43 · answer #5 · answered by pttler2 5 · 1⤊ 2⤋
Natürlich ist es auch die Zentrifugalkraft, denn schließlich haben Elektronen auch eine Masse; dies ist aber nicht alles.
Die Beantwortung deiner Frage ist in diesen Rahmen leider nicht möglich; es würde den Rahmen sprengen.
Um sie zu beantworten benötigt man die Quanten-Physik.
Möchte hier nur die Heisenbergsche Unschärferelation erwähnen.
Um deine Frage zu erweitern; wieso gibt es Elektronenschalen ?
Wenn du solche Fragen beantwortet haben möchtest und wirklich verstehen, empfehle ich ein Physik-Studium (allerdings nicht einfach).
2006-12-05 08:53:03 · answer #6 · answered by Anonymous · 2⤊ 4⤋
Elektronen umkreisen den Atomkern. Sie werden wegen entgegengesetzter Ladung vom Kern angezogen. So weit so klar oder unklar.
Aber: Sie stürzen nicht in den Kern, weil zu jeder Umlaufbahn (bzw. Orbital) ein dirkretes Energieniveau gehört, das sich aus der potentieller und kinetischer Energie zusammensetzt. Das Elektron gewissermaßen gerade soviel Energie (Zentrifugalkraft) wie erforderlich ist, um sich gegen die (elektrostatische) Anziehung des Kerns auf der Umlaufbahn (bzw. im Orbital) halten zu können. Somit befindet sich das System Gleichgewicht.
2006-12-05 07:56:21 · answer #7 · answered by PARLA 6 · 1⤊ 4⤋
Zentripetalkraft heißt das Eumelchen, das die Teile im Gleichgewicht hält. Ist aber nur 'ne Theorie, ob das stimmt, weiß man nicht.
2006-12-05 08:01:14 · answer #8 · answered by Lucius T Fowler 7 · 0⤊ 9⤋